Die Technik der Maschine beruht auf dem einem neuen Verfahren, dem patentierten Arburg-Kunststoff-Freiformen (AKF). Dazu sind keine Werkzeuge beziehungsweise fest vorgegebene Kavitäten notwendig. Beim AKF werden 3D-CAD-Daten von der Fertigungsmaschine direkt aufbereitet, Standard-Kunststoffgranulat wie beim Spritzgießen integriert aufgeschmolzen, aus der flüssigen Schmelze Tröpfchen erzeugt und daraus additiv – also Schicht für Schicht – das voll funktionsfähige Bauteil aufgebaut. Damit ist die individuelle Teilefertigung ohne Spritzgießwerkzeug ab Losgröße eins wirtschaftlich möglich.
Als Hersteller von Spritzgießmaschinen hat Arburg einen praxisorientierten Blick auf die additive Fertigung geworfen und die daraus resultierenden Prämissen in Form des einzigartigen Verfahrens AKF neu entwickelt und in die Realität umgesetzt. Wichtig war zu allererst, dass handelsübliche Kunststoffgranulate zum Einsatz kommen können und keine vorkonfektionierten Lieferformen wie Pulver oder Stränge, welche das Material, die Verarbeitung und damit auch die Teile teuer werden lässt. Hinzu kommt ein geringer Materialverbrauch, weil der Freeformer stützstrukturlos arbeiten kann und daher keinen Abfall produziert. Das schont Ressourcen und macht die Fertigung wirtschaftlich. So lassen sich Funktionsteile hochflexibel herstellen.
Konventionelle Technik zur Aufbereitung von Standardgranulaten
Die Fertigungsmaschine verwendet eine konventionelle, weil bewährte Materialaufbereitung, die prinzipiell wie beim Spritzgießen funktioniert. Das Standard-Kunststoffgranulat wird in die Maschine eingefüllt. Ein beheizter Plastifizierzylinder sorgt für eine optimal vorbereitete Kunststoffschmelze an der sogenannten Austragseinheit. Deren patentierter Düsenverschluss mit hochfrequenter Piezotechnik ermöglicht schnelle Öffnungs- und Schließbewegungen und erzeugt so unter Druck die Kunststofftröpfchen, aus denen sich „Tröpfchen für Tröpfchen“ additiv (schichtweise) das gewünschte Kunststoffteil aufbaut.
Beweglicher Bauteilträger und starre Düse
Neu gedacht wurde das Prinzip der beweglichen und starren Komponenten der Maschine. Beim Freeformer bleibt die Austragseinheit mit Düse genau in ihrer vertikalen Position. Stattdessen bewegt sich der Bauteilträger. Neben einen serienmäßig über 3 Achsen beweglichen Bauteilträger steht optional eine Variante mit 5 Achsen zur Verfügung, zum Beispiel zur Umsetzung von stützstrukturlosen Hinterschnitten. Der große Vorteil der 5-Achs-Variante ist: Stützstrukturen wie sie bei vielen anderen Verfahren der additiven Fertigung erforderlich sind, werden in der Regel überflüssig. Die Bauteile sind nach ihrer Fertigung ohne Nacharbeit sofort einsatzbereit.
Additive Hart-Weich-Verbindungen sind möglich
Die hohe Flexibilität in der Verarbeitung war eine der wichtigsten Voraussetzungen, die bei der Entwicklung der Maschine berücksichtigt wurde. Deshalb können zum Beispiel mit einem Freeformer, der über 2 Austragseinheiten verfügt, auch 2 Materialien (2 Komponenten, 2K) oder Farben kombiniert verarbeitet werden. Damit sind additiv beispielsweise auch bewegliche Hart-Weich-Kombinationen oder Teile mit spezieller Optik und Haptik herstellbar, bei denen beide Komponenten sicher verbunden sind.
Komplexe Technik, aber einfach bedienbar
Der Maschinenbauer hat auch beim Freeformer seine Philosophie, komplexe Technik einfach beherrschbar zu machen und selbst zu entwickeln, weiterverfolgt. Damit wird die additive Fertigung einfach: Die für den flächendeckenden Aufbau der Teile notwendigen Parameter generiert die eigenentwickelte Steuerung der Fertigungsmaschine. Sie bekommt die 3D-CAD-Daten der herzustellenden Bauteile als STL-Files, bereitet sie durch Slicing automatisch auf und die Produktion kann starten. Spezielle Programmier- oder Verarbeitungskenntnisse oder umfangreiche Schulungen sind nicht erforderlich. Der über Gesten gesteuerte Multi-Touchscreen tut ein Übriges für mehr Freude am Arbeitsplatz.
Staub- und emissionsfreie Arbeitsweise
Die Bauteile entstehen auf der Maschine durch die flüssigen Kunststofftröpfchen völlig staub- und emissionsfrei. Deshalb eignet sich die Maschine für praktisch jede Einsatzumgebung. Egal ob in der Produktion, im Büro, in der Konstruktion oder in einem medizintechnisch sauberen Umfeld. Absaug- und Filtereinrichtungen sind nicht notwendig.
Mobil und universell nutzbar werden die Freeformer auch durch Plug-and-play. Die Maschine ist nicht nur überaus kompakt, sondern auch sofort produktionsbereit: Einfach Stecker anschließen und los geht die Teileherstellung.
Weblink zum Thema
Zwei kurze Videos, auf der man die Funktionsweise der additiven Fertigungsmaschine erklärt und vorgeführt wird, stehen auf der Internetseite von Arburg oder direkt hier zur Verfügung. Im Kundenmagazin ‚today‘ von Arburg erläutern der Technik-Geschäftsführer Herbert Kraibühler und der Entwicklungsleiter Dr. Eberhard Duffner weitere Details zu dieser Neuentwicklung.
(dw)
